[发明专利]光电驱动雪崩二极管忆阻器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种光电驱动雪崩二极管忆阻器件及其制作方法，衬底P‑Sub上设有NBL区，NBL区上设有第一环形DN‑Well区，第一环形DN‑Well区中设有第一环形浅槽隔离区和环形N+注入区，第二环形浅槽隔离区位于第一环形DN‑Well区与环形P‑epi区的交界处；环形P‑epi区内设有环形P‑Well区和多晶硅环栅，第二DN‑Well区中设有N‑Well区，N‑Well区中设有P+注入区；P+注入区引出用作光电驱动雪崩二极管忆阻器件的阳极；N+注入区引出用作光电驱动雪崩二极管忆阻器件的阴极；如此，可以在施加周期性脉冲信号的条件下达到反偏状态，器件可以通过外界偏置条件在线性区高阻态与雪崩区低阻态之间灵活切换，从而基于标准CMOS工艺实现光电可控的忆阻器机理。

技术领域

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种光电驱动雪崩二极管忆阻器件及其制作方法。

背景技术

在当代集成电路不断发展创新的背景下，忆阻器的提出，极大的推动了人工智能、仿生突触、类脑芯片的发展，但是，目前已有的忆阻器原型均通过其他材料制备，难以兼容标准微电子工艺来实现大规模片上集成的应用，随着时间的推移，忆阻器制备与表征测试等方面的研究日趋完善，在非易失存储器、算存融合架构、新型神经形态计算等应用领域已呈现广阔的应用前景，将会给未来IC领域带来强大的变革能力，基于标准CMOS工艺制造的硅基光量子忆阻器将为突出传统计算机架构的限制，研究下一代量子计算机系统奠定扎实的器件原型与结构基础。

大多数现有的忆阻器原型都涉及过渡金属氧化物电阻层，其中导电丝的形成和界面接触电阻控制忆阻行为，一种基于铁电隧道结的新型忆阻器，器件的结构示意图与实测示意图如图1和图2所示，可以通过施加电压的幅度和持续时间以类似的方式将隧穿电导率进行灵活调控，铁电隧道忆阻器在室温下具有可逆磁滞非易失性电阻开关，电阻比值较高，并且器件的忆阻行为通过铁电/电极界面处的电场导致电荷重新分布，从而调控界面的势垒高度，但是，上述铁电材料实现忆阻器件难以兼容标准硅基工艺进行批量生产。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单、兼容标准微电子工艺的光电驱动雪崩二极管忆阻器件及其制作方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：

本发明第一方面，提供了一种光电驱动雪崩二极管忆阻器件，包括衬底P-Sub、NBL区、第一环形DN-Well区、环形P-epi区、第二 DN-Well区、第一环形浅槽隔离区、环形N+注入区、第二环形浅槽隔离区、环形P-Well区、N-Well区、P+注入区、多晶硅环栅；所述衬底P-Sub上设有所述NBL区，所述NBL区上设有所述第一环形 DN-Well区，所述第一环形DN-Well区中设有所述第一环形浅槽隔离区和所述环形N+注入区，所述第二环形浅槽隔离区位于所述第一环形DN-Well区与所述环形P-epi区的交界处；所述环形P-epi区内设有所述环形P-Well区和所述多晶硅环栅，所述第二DN-Well区中设有所述N-Well区，所述N-Well区中设有所述P+注入区；所述P+注入区引出用作光电驱动雪崩二极管忆阻器件的阳极；所述N+注入区引出用作光电驱动雪崩二极管忆阻器件的阴极。

其中，所述第一环形DN-Well区中设有所述第一环形浅槽隔离区，所述第一环形浅槽隔离区的内侧与环形N+注入区外侧边缘接触，所述第一环形浅槽隔离区的外侧与第一环形DN-Well区外侧边缘接触。

其中，所述P+注入区周围设有多晶硅环栅，所述多晶硅环栅外侧设有第二环形浅槽隔离区，所述多晶硅环栅内侧与所述P+注入区外侧边缘接触，所述多晶硅环栅外侧与所述第二环形浅槽隔离区内侧边缘接触，所述第二环形浅槽隔离区外侧与所述环形N+注入区内侧边缘接触，所述第二环形浅槽隔离区横跨所述第一环形DN-Well区和所述环形P-epi区的交界处，所述N-Well区与所述第二DN-Well区边缘重合。